(57)【要約】【課題】時間の経過とともに周波数が変動するようなクロック信号を使用する場合でも、所定の周波数の信号をより確実に捕捉すること。【解決手段】ＧＰＳ信号受信部１０４は、ＧＰＳ用クロック生成部１０６が生成するＧＰＳクロック信号を基にＧＰＳ信号の捕捉を行う。サーチ周波数制御部１０９は、基準補正情報に対応する周波数を基準としてＧＰＳ信号受信部１０４のサーチ対象周波数を制御する。周波数比較部１０７は、このＧＰＳクロック信号の周波数の理想値との周波数差を出力する。クロック周波数推定部１２２は、異なる時刻の複数の周波数差を基にＧＰＳクロック信号の周波数の変動状態を判別し、各時刻におけるＧＰＳクロック信号の周波数を推定し、ＧＰＳ受信部２１７のサーチ範囲が理想的な周波数帯域となるようにサーチ対象周波数を補正するための基準補正情報を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を検出する周波数差検出手段と、
この周波数差検出手段による複数の時刻での検出結果を基に前記所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定手段と、
前記所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正する信号受信手段と、
を具備する信号捕捉装置。
【請求項２】
捕捉の対象となる信号のサーチの開始からの経過時間に対応付けて、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差に関する情報を格納する周波数差情報格納手段と、
前記サーチの開始からの経過時間を測定するタイマと、
このタイマが測定する前記経過時間に対応する情報を前記周波数差情報格納手段から取得し、前記所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定手段と、
前記所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正する信号受信手段と、
を具備する信号捕捉装置。
【請求項３】
所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を予め定められた周期で繰り返し検出する周波数差検出手段と、
前記所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、この周波数差検出手段が前記検出を行うごとにそのサーチの対象となる信号の周波数をその検出結果に基づいて補正する信号受信手段と、
を具備する信号捕捉装置。
【請求項４】
前記周波数差検出手段は、周波数が既知のクロック信号と前記所定のクロック信号を比較することによって前記周波数差を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の信号捕捉装置。
【請求項５】
前記サーチの対象とすべき信号の周波数に前記クロック周波数推定手段による推定値に対する前記所定のクロック信号の周波数の理想値の比を乗じた値を演算するサーチ周波数制御手段を更に具備し、
前記信号受信手段は、このサーチ周波数制御手段による演算結果に基づいてサーチの対象となる信号の周波数を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の信号捕捉装置。
【請求項６】
前記クロック周波数推定手段は、前記周波数差検出手段によって得られた最新の検出結果とこれよりも前の検出結果を基に前記所定のクロック信号の周波数の変化率を演算し、この演算された変化率および前記最新の検出結果を基に前記所定のクロック信号の周波数を推定することを特徴とする請求項１記載の信号捕捉装置。
【請求項７】
所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を複数の時刻でそれぞれ検出する周波数差検出ステップと、
この周波数差検出ステップによる前記複数の時刻での検出結果を基に前記所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定ステップと、
前記所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行う信号受信手段について、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正するサーチ対象周波数制御ステップと、
を具備することを特徴とする信号捕捉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送出される信号のような所定の周波数の信号を捕捉するための信号捕捉装置および信号捕捉方法に関し、特に携帯電話機等の移動体通信端末に好適な信号捕捉装置および信号捕捉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）といった高速でのデータ伝送が可能な移動体通信端末の普及が進んでいる。このような移動体通信端末では、その利便性や用途の拡大を図るために、衛星測位システムを利用した位置情報の取得機能を追加することが注目されている。
【０００３】
衛星測位システムは、地球の周回軌道を回る複数の人工衛星から送出される情報を受信して、各人工衛星との間の距離を測定し、受信側の装置の現在位置を計算するシステムである。米国の国防総省が構築したＧＰＳは、このような衛星測位システムの代表的なものであり、ＧＰＳ衛星と呼ばれる人工衛星を複数配置している。
【０００４】
ＧＰＳ衛星は、送出の対象となる信号に対して、所定のＰＲＮ（Pseudo Random Noise：擬似ランダム雑音）コードを用いたスペクトラム拡散処理を行う。すなわち、移動体通信端末では、このＧＰＳ衛星から送出される信号（以下、「ＧＰＳ信号」という。）に対し対応するＰＲＮコードを用いて逆拡散処理を行うことによって、元の信号を取得することが可能である。そして、取得した信号に対して、メッセージ同期、エフェメリス（ephemeris）収集、ＰＶＴ（Position, Velocity, Time）計算等の処理を行うことにより、自己の現在位置や時刻についての情報を得ることができる。
【０００５】
このような測位機能が搭載された移動体通信端末では、ＧＰＳ信号の受信処理に使用するためのクロック信号（以下、「ＧＰＳクロック信号」という。）を生成する装置部として、小型で安価であることから、水晶発振器を適用することが広く行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ただし、水晶発振器の発振周波数は、周囲温度その他の使用条件によって変動するため、サーチ周波数範囲を大きく設定する必要があり、その結果、信号捕捉に時間がかかることがある。そこで、この従来の提案では、移動体通信端末が地上の無線基地局との間で無線通信を行う際に得られる高い周波数精度のクロック信号を使用して、自装置内部の水晶発振器が生成するＧＰＳクロック信号の周波数がその理想値からどの程度ずれているかを検出する。そして、その周波数差に基づいて、測位に関する信号処理を行うようになっている。これにより、水晶発振器が発生させるＧＰＳクロック信号の周波数が理想値と異なっていても、周波数サーチ範囲を限定して、高速な信号捕捉を行うことが出来る。
【０００７】
ところで、前記したＧＰＳ信号のスペクトラム拡散処理で使用されるＰＲＮコードは、コード長１ｍｓ（ミリ秒）、チップレート１．０２３ＭＨｚ（メガヘルツ）であり、１チップの周期は約１μｓ（マイクロ秒）である。このスペクトラム拡散処理は、それぞれのＧＰＳ衛星に搭載された原子時計の時刻に同期して行われる。したがって、移動体通信端末は、０．５μｓ以下の誤差の精度で送出側のＧＰＳ衛星との時刻同期を確立してからでなければ、前記したメッセージ同期以降の処理を開始することができず、測位を行うことができない。
【０００８】
しかしながら、移動体通信端末は、ＧＰＳ信号の受信を開始していない状態ではいずれのＧＰＳ衛星からも独立して動作しているのが通常である。そこで、測位に先立って、まずＧＰＳ信号をサーチし、ＧＰＳ信号に対する周波数同期または位相同期やＰＲＮコードの同期（以下、「コード同期」と総称する。）を確立するための処理が必要となる。
【０００９】
図１７は、このような従来のＧＰＳ信号のサーチの様子の一例を示す説明図である。横軸はサーチが開始されてからの経過時間を表し、縦軸は周波数を表している。移動通信端末は、サーチ対象となる周波数としてのサーチ対象周波数１を、ＧＰＳ信号の標準の周波数として予め定められたサーチの基準となる周波数としてのサーチ基準周波数ｆｂを基点として、時間の経過とともに徐々に周囲の周波数帯域に移動させる。これは、ＧＰＳ衛星と移動体通信端末との間の相対速度その他の原因によって、サーチの対象となる周波数を移動体通信端末に到達するＧＰＳ信号の周波数としてのＧＰＳ信号周波数ｆ０に正確に合わせ込むことが難しいためである。この例では、時刻ｔでＧＰＳ信号が捕捉されることになる。また、移動体通信端末が携帯電話網に設けられたサーバとの通信によってＧＰＳ衛星の軌道情報を授受することで、ＧＰＳ信号の標準の周波数よりも高い周波数精度で設定することも可能である。この場合には、より早い時刻にＧＰＳ信号を捕捉することができる。
【００１０】
一方で、サーチ範囲を広げると、広げた分だけサーチする時間がかかる。また、サーチ速度を上げてこの時間の短縮を図ろうとすると、信号レベルが低い場合にはＧＰＳ信号を誤って捕捉し損ねてしまう可能性が高くなる。そこで、通常は、同図に示すようにサーチ対象周波数１に周波数上限値ｆｍａｘと周波数下限値ｆｍｉｎを定める。そして、サーチを所定の時間内にサーチ対象周波数１がその上限値と下限値に到達するような速度でサーチ範囲を広げていくことにより、設定されたサーチ範囲、すなわち周波数上限値ｆｍａｘと周波数下限値ｆｍｉｎとの間の周波数帯域についてのサーチを、所定の時間内に終了することができる。ここで、サーチを終了してもＧＰＳ信号の捕捉が出来なかった場合には、前記した一連のサーチ処理を再実行する。
【特許文献１】特開２００３−３２９７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、水晶発振器には、前記したように周辺の温度変化によって発振周波数が変化してしまうという特徴がある。また、ＧＰＳ信号のサーチは、前記したＧＰＳクロック信号を動作クロックとして使用して行われる。したがって、サーチが開始された後に水晶発振器の発振周波数が変動し、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値のときのサーチ範囲に対して、実際のサーチ範囲が時間の経過とともにずれていってしまう場合がある。この場合、捕捉できるはずのＧＰＳ信号をいつまでも捕捉できないといった事態が発生する恐れがある。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、時間の経過とともに周波数が変動するようなクロック信号を使用する場合でも、所定の周波数の信号をより確実に捕捉することが可能な信号捕捉装置および信号捕捉方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため、本発明の信号捕捉装置は、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を検出する周波数差検出手段と、この周波数差検出手段による複数の時刻での検出結果を基に所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定手段と、所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正する信号受信手段とを具備する構成を採る。
【００１４】
また、本発明の信号捕捉装置は、捕捉の対象となる信号のサーチの開始からの経過時間に対応付けて、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差に関する情報を格納する周波数差情報格納手段と、サーチの開始からの経過時間を測定するタイマと、このタイマが測定する経過時間に対応する情報を周波数差情報格納手段から取得し、所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定手段と、所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正する信号受信手段とを具備する構成を採る。
【００１５】
また、本発明の信号捕捉装置は、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を予め定められた周期で繰り返し検出する周波数差検出手段と、所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、この周波数差検出手段が検出を行うごとにそのサーチの対象となる信号の周波数をその検出結果に基づいて補正する信号受信手段とを具備する構成を採る。
【００１６】
また、本発明の信号捕捉方法は、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を複数の時刻でそれぞれ検出する周波数差検出ステップと、この周波数差検出ステップによる複数の時刻での検出結果を基に所定のクロック信号の周波数を推定するクロック周波数推定ステップと、所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行う信号受信手段について、そのサーチの対象となる信号の周波数をこのクロック周波数推定手段による推定値に基づいて補正するサーチ対象周波数制御ステップとを具備する方法を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差を検出し、その複数の時刻での検出結果を基に所定のクロック信号の周波数を推定する。そして、所定のクロック信号を動作クロックとして捕捉の対象となる信号のサーチを行うとともに、そのサーチの対象となる信号の周波数をこの推定値に基づいて補正する。あるいは、所定のクロック信号の周波数の理想値に対する差としての周波数差に関する情報をサーチが開始されてからの経過時間と対応付けて格納する。これにより、所定のクロック信号の周波数が時間の経過とともに変動する場合でも、その変動を推定することができ、これに合わせ込む形でサーチの対象となる周波数の値の補正を行うことができる。また、周波数差を予め定められた周期で繰り返し検出してサーチの対象となる周波数の補正を行う。これにより、所定のクロック信号の周波数が時間の経過とともに変動する場合でも、サーチの対象となる周波数の値を予め定められた周期で適切な値に補正することができる。すなわち、予め定められた周波数の信号の捕捉をより確実に行うことができる。更に、クロック信号の周波数変動に対する耐性が向上するため、より柔軟な装置設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る信号捕捉装置ついて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る信号捕捉装置が使用される通信システムの構成を示すシステム構成図である。この通信システム２０は、携帯電話機１０と、携帯電話網２１と、この携帯電話網２１に接続された無線基地局２３と、携帯電話機１０の上空に配置されたＧＰＳ衛星（ここでは説明のために、４つのＧＰＳ衛星２４−１〜２４−４を示す）と、から主に構成される。
【００２０】
携帯電話機１０は、無線基地局２３と無線信号を送受信することによって、携帯電話網２１に配置された図示しない他の携帯電話機や固定電話機あるいは情報サーバと通信を行う。また、４つのＧＰＳ衛星２４−１〜２４−４のそれぞれから送出されるＧＰＳ信号を捕捉し、各ＧＰＳ信号から情報を抽出することによって測位を行う。このＧＰＳ信号は、１，５７５４２ＧＨｚ（ギガヘルツ）の同一の周波数の搬送波に、ＧＰＳ信号ごとに異なるＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）やＰコード（Precise CodeもしくはProtected Code）といったＰＲＮコードを重畳したものである。
【００２１】
図２は、図１に示す携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。携帯電話機１０は、無線用アンテナ１０１と、無線通信部１０２と、ＧＰＳ用アンテナ１０３と、ＧＰＳ信号受信部１０４と、測位演算部１０５と、ＧＰＳ用クロック生成部１０６と、周波数比較部１０７と、基準周波数制御部１０８と、サーチ周波数制御部１０９と、タイマ１１０と、トリガ出力部１１１と、周波数差情報格納部１１２と、測位開始指示入力部１１３と、から主に構成される。
【００２２】
基準周波数制御部１０８は、基準周波数設定部１２１と、更にクロック周波数推定部１２２を備えている。また、サーチ周波数制御部１０９は、基準補正情報格納部１２３を備えている。
【００２３】
また、この携帯電話機１０は、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリと、既存のハードウェアとしての通信回路によって構成されている。すなわち、制御プログラムをＣＰＵが実行することで上記した各装置部の機能が実現する。
【００２４】
無線通信部１０２は、図１に示す無線基地局２３との間で無線信号の送受信を行う。無線基地局２３は、図示しないが高い周波数精度でクロック信号を生成するクロック発振器を備えている。そして、このクロック信号を搬送周波数として使用し、無線通信部１０２と無線通信を行う。無線通信部１０２は、図示しないがＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路を有するＡＦＣ（Automatic Frequency Control）装置を備えており、無線基地局２３から送出される無線信号の搬送波周波数に周波数同期した基準クロック信号を生成する。
【００２５】
ＧＰＳ信号受信部１０４は、ＧＰＳ信号をサーチするとともにこれを捕捉し、ＧＰＳ信号に含まれる情報を取得する。そして、測位演算部１０５は、この取得された情報を元に測位のための演算を行う。すなわち、携帯電話機１０は、携帯電話網２１に接続する機能と、ＧＰＳシステムによる測位機能とを備えた移動体通信端末である。
【００２６】
測位開始指示入力部１１３は、ＧＰＳによる測位の開始の指示を受け付ける。ＧＰＳ用クロック生成部１０６は、図示しない温度補償型水晶発振器（Temperature Compensated Crystal Oscillator : TCXO）を使用して、ＧＰＳ信号受信部１０４の動作クロックとして使用されるＧＰＳクロック信号を生成する。このＧＰＳ用クロック生成部１０６は、携帯電話機１０の無線通信部１０２のＡＦＣ装置のような周波数同期は施されず、自走のクロック源である。また、温度補償型となっているものの、水晶発振器の発振周波数は周囲温度からの影響によって変動する。したがって、ＧＰＳクロック信号の周波数精度は、無線通信部１０２が出力する基準クロック信号の周波数精度よりも低くなっている。
【００２７】
トリガ出力部１１１は、タイマ１１０を使用して周波数比較部１０７に周波数の比較を行わせるためのトリガを出力する。
【００２８】
周波数比較部１０７は、このトリガに対応して、ＧＰＳクロック信号の周波数をその理想値と比較し、その周波数の差分を周波数差情報として出力する。この周波数差情報は、たとえば基準クロック信号が所定回数立ち上がる区間にＧＰＳクロック信号が何回立ち上がるかをカウントし、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値であったときに得られるカウント値と実際のカウント値を比較することによって求めることができる。
【００２９】
基準周波数制御部１０８は、この周波数差情報を基にして、ＧＰＳクロック信号の周波数の理想値の実際のＧＰＳクロック信号の周波数に対する比を表す情報である基準補正情報を生成する。この基準補正情報は、ＧＰＳ信号受信部１０４がＧＰＳ信号を捕捉する際の基準となる周波数（以下、「サーチ基準周波数」という。）を補正するのに使用されるものである。ただし、基準周波数設定部１２１がある時刻の周波数差情報を基に１つの基準補正情報を生成するのに対して、クロック周波数推定部１２２は、複数の異なる時刻の周波数差情報を基にＧＰＳクロック信号の周波数がどのように変動するかを推定し、逐次基準補正情報の生成を行う。具体的には、クロック周波数推定部１２２は、複数の時刻における周波数差情報を基にＧＰＳクロック信号の周波数の変動速度を演算し、その演算結果を使用して各時刻におけるＧＰＳクロック信号の周波数を推定し、基準補正情報を生成する。
【００３０】
周波数差情報格納部１１２は、基準周波数制御部１０８から周波数差情報を入力されるとこれを格納するともに、入力された時刻を示す時間情報を対応付けて格納する。
【００３１】
サーチ周波数制御部１０９は、基準周波数設定部１２１あるいはクロック周波数推定部１２２によって生成された基準補正情報のうち最新のものを、基準補正情報格納部１２３に格納する。そして、サーチ周波数制御部１０９は、サーチ基準周波数を基準としてＧＰＳ信号のサーチ対象周波数を決定し、ＧＰＳ信号受信部１０４に対して逐次指示するが、その際に基準補正情報格納部１２３に格納された基準補正情報を基にしてサーチ対象周波数の補正を行う。
【００３２】
図３は、図２に示すＧＰＳ信号受信部１０４の回路構成を示すものである。ＧＰＳ信号受信部１０４は、増幅回路１３１と、第１のミキサ１３２と、第１の帯域制限フィルタ１３３と、第２のミキサと１３４と、第２の帯域制限フィルタ１３５と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３６と、第３のミキサ１３７と、積分器１３８と、周波数逓倍器１３９と、数値制御発振器（Numerical Controlled Oscillator：ＮＣＯ）１４０と、ＰＲＮコード生成部１４１と、から主に構成される。
【００３３】
周波数逓倍器１３９は、ＧＰＳクロック信号を逓倍してＧＰＳ信号の搬送波の周波数レベルの第１のローカル信号（周波数：ｆＬｏ１）に変換する。図２に示すＧＰＳ用アンテナ１０３で受信された受信信号は、増幅回路１３１で増幅され、第１のミキサ１３２でこの第１のローカル信号と乗算されてから、第１の帯域制限フィルタ１３３で不要な周波数成分を除去することでＧＰＳ信号は第１のＩＦ（Intermediate Frequency）周波数（ｆＩＦ１）にダウンコンバートされる。数値制御発振器１４０は、ＧＰＳクロック信号を動作クロックとし、入力されるサーチ対象周波数と同一の周波数をもつ第２のローカル信号（周波数：ｆＬｏ２）を生成する。第１の帯域制限フィルタ１３３から出力される第１のＩＦ周波数に変換された受信信号は、第２のミキサ１３４でこの第２のローカル信号と乗算され、第２のＩＦ周波数（ｆＩＦ２）に変換される。ここでは第２のＩＦ周波数はベースバンド相当の信号、すなわち０Ｈｚ付近としているが、第２のＩＦ周波数ｆＬｏ２はベースバンドでなくても構わない。第２のＩＦ周波数ｆＬｏ２に変換された受信信号は、第２の帯域制限フィルタ１３５で不要な周波数成分が除去される。そして、アナログデジタル変換器１３６で、デジタル信号に変換される。
【００３４】
ＰＲＮコード生成部１４１は、ＰＲＮコードを数値制御発振器１４０から出力されるクロック信号に同期してＰＲＮコードを生成する。アナログデジタル変換器１３６でデジタル化された受信信号は、第３のミキサ１３７でこの生成されたＰＲＮコードと乗算され、積分器１３８で積分される。すなわち、受信する信号がＧＰＳ信号であり、なおかつ数値制御発振器１４０から出力されるクロック信号がこれと周波数同期したとき、ＰＲＮコード生成部１４１が出力するＰＲＮコードとの同期が確立し、積分器１３８が出力する積分値はピークをとる。したがって、図２に示す測位演算部１０５は、この積分値を監視することによって、コード同期が確立されたか否かを判別し、ＧＰＳ信号の捕捉を検出する。
【００３５】
数値制御発振器１４０の設定周波数は、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値に一致する前提での内容となっている。具体的には、前記した第１のローカル信号はＧＰＳクロック信号を逓倍したものであり、更に第２のローカル信号を出力する数値制御発振器１４０はＧＰＳクロック信号の周波数が正しいものとして動作するため、その上で設定された周波数で第２のローカル信号を出力する。したがって、サーチ対象周波数をｆｓと設定した場合、ＧＰＳクロック信号の周波数をｆｃｌｋ、周波数逓倍器１３９の逓倍率をＮ１とすると、数値制御発振器１４０の設定周波数（ｆｎｃｏ）を以下の式（１）で表される内容に設定することで、サーチ対象周波数ｆｓをサーチすることが可能となる。
【００３６】
ｆｎｃｏ＝ｆｓ−Ｎ１×ｆｃｌｋ−ｆＩＦ２……（１）
【００３７】
ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値からずれている場合には、第１のローカル信号および第２のローカル信号も周波数が想定する周波数からずれたものとなる。たとえば、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値のｍ倍であった場合、出力される第１のローカル信号の周波数および第２のローカル信号の周波数も想定される周波数のｍ倍となる。したがって、これらの信号によってダウンコンバートされて出力される信号、すなわちＩＦ変換された受信信号の周波数も、指定されたサーチ対象周波数ｆｓに対応するＩＦ周波数からずれたものとなる。
【００３８】
なお、ＧＰＳ信号の捕捉は、図１に示す４つのＧＰＳ衛星２４−１〜２４−４の全てについてそれぞれ異なるチャネルで行われる必要がある。ここでは、説明の簡便化のために、ＧＰＳ信号受信部１０４にはＧＰＳ衛星２４−１に対応する構成のみが備えられているものとするが、実際にはチャネルごとに図３に示す構成が備えられる。
【００３９】
以上の構成を有する携帯電話機１０について、以下、各装置部の動作を説明する。
【００４０】
測位開始指示入力部１１３は、図示しないがキースイッチを備えている。携帯電話機１０のユーザは、このキースイッチを操作することによって任意のタイミングでＧＰＳによる測位の開始の指示を入力できる。また、携帯電話機１０搭載のアプリケーションソフトウェアあるいは携帯電話網２１側からの測位開始の指示の入力も受け付ける。測位開始指示入力部１１３は、この測位開始の指示が入力されると、その旨を示す測位開始指示情報をＧＰＳ用クロック生成部１０６およびトリガ出力部１１１に出力する。
【００４１】
ＧＰＳ用クロック生成部１０６は、測位開始指示情報が入力されると、温度補償型水晶発振器への電源供給を開始し、ＧＰＳクロック信号の出力を開始する。トリガ出力部１１１は、測位開始指示情報が入力されると、まずタイマ１１０を値「０」に初期化するとともにその計時を開始させ、更に周波数比較部１０７に対してトリガを出力する。
【００４２】
周波数比較部１０７は、トリガ出力部１１１からトリガが入力されると、無線通信部１０２が出力する基準クロック信号とＧＰＳ用クロック生成部１０６が出力するＧＰＳクロック信号の入力を開始する。そして、ＧＰＳクロック信号の周波数をその理想値と比較し、その周波数の差分を、周波数差情報として基準周波数制御部１０８の基準周波数設定部１２１へと出力する。この周波数差情報は、たとえば基準クロック信号が所定回数立ち上がる区間にＧＰＳクロック信号が何回立ち上がるかをカウントし、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値であったときに得られるカウント値と実際のカウント値を比較することによって求めることができる。
【００４３】
基準周波数設定部１２１は、後に説明する基準周波数設定処理によって、周波数比較部１０７からの周波数差情報の入力に対応して、サーチ周波数制御部１０９に対して基準補正情報を出力する。また、適宜、クロック周波数推定部１２２に対して周波数差情報を出力する。
【００４４】
クロック周波数推定部１２２は、後に説明する周波数変動判別処理によって、基準周波数設定部１２１からの周波数差情報の入力に対応して、ＧＰＳクロック信号の変動の状態を判別し、各時刻における周波数を推定して適切な基準補正情報を生成する。
【００４５】
サーチ周波数制御部１０９は、基準補正情報を入力されるたびに、その基準補正情報で基準補正情報格納部１２３の格納内容を更新する。サーチ周波数制御部１０９は、サーチ対象周波数を制御するためのサーチ周波数制御アルゴリズムを予め用意している。そして、基準補正情報格納部１２３に格納された基準補正情報をこのサーチ周波数制御アルゴリズムに使用することによって、予め定められたサーチ範囲についてのＧＰＳ信号の順次走査（シーケンシャルスキャン）を実現する。
【００４６】
このサーチ周波数制御アルゴリズムは、図１７での説明と同様にサーチ基準周波数を基準としてサーチ対象周波数を高周波側と低周波数側の両方に時間の経過とともに移動させていき、予め定められたサーチ範囲についてのＧＰＳ信号のサーチを行うためのものである。サーチ周波数制御部１０９は、このサーチ周波数制御アルゴリズムによって決定される本来指定すべきサーチ対象周波数に、基準補正情報格納部１２３の格納値を乗じたものを、図３に示す数値制御発振器１４０に対して出力する。すなわち、ＧＰＳクロック信号の周波数の理想値とのずれを補う形で、ＧＰＳ信号受信部１０４に入力するサーチ対象周波数を補正するようになっている。
【００４７】
図４は、トリガ出力部１１１によるトリガ出力処理の流れを示すである。トリガ出力部１１１は、図２に示した測位開始指示入力部１１３から測位開始指示情報を入力されると（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、タイマ１１０を初期化するとともに、予め定められた周期Ｓでトリガを出力するために使用するパラメータｎに初期値「１」を設定し（ステップＳ２０２）、トリガを周波数比較部１０７へと出力する（ステップＳ２０３）。そして、ＧＰＳ信号のサーチがまだ終了していない場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、トリガ出力部１１１は、タイマ１１０が出力する時間情報が、周期Ｓにそのときのパラメータｎを乗じた値に達したか否かの判別を行う（ステップＳ２０５）。まだ到達していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ２０４へと戻る。
【００４８】
トリガ出力部１１１は、タイマ１１０が出力する時間情報が周期Ｓにパラメータｎを乗じた値に達した場合には（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、パラメータｎを値「１」だけ増加させ（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０３へ戻り、再びトリガを出力する。すなわち、周期Ｓでトリガが出力され、繰り返し基準周波数設定部１２１に周波数差情報が入力される。なお、タイマ１１０は、ＧＰＳクロック信号や無線通信部１０２が出力する基準クロック信号に同期する形でも良いし、図示しない他のクロック源の信号を使用して別途計時を行うようにしても良い。そして、ＧＰＳ信号のサーチが終了すると（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０１へ戻り、再び新たに測位開始指示情報が入力されるのを待機する（リターン）。
【００４９】
なお、ＧＰＳ信号のサーチが終了するのは、たとえば、測位に必要な数のＧＰＳ衛星２４との間でコード同期を確立できたときや、後に説明する所定のサーチ範囲についてサーチを実施したものの、測位に必要な数のＧＰＳ衛星２４との間でコード同期を確立できなかったときである。この場合には、トリガ出力部１１１はステップＳ２０２へ戻り、再度一連のサーチ処理を再実行するようにしてもよい。
【００５０】
図５は、基準周波数設定部１２１による基準周波数設定処理の流れを示すフロー図である。基準周波数設定部１２１は、周波数比較部１０７から周波数差情報が入力されると（ステップＳ２２１：ＹＥＳ）、その内容に対応してサーチ周波数制御部１０９に設定すべき基準補正情報を生成するとともに、サーチ周波数制御部１０９に対してサーチ対象周波数の初期化を指示する（ステップＳ２２２）。この基準補正情報およびサーチ対象周波数の初期化については、後に詳しく説明する。
【００５１】
基準周波数設定部１２１は、測位の開始が指示されてから２回目以降の周波数差情報の入力ではない場合、すなわちサーチ開始時であって１回目の周波数差情報の入力の場合には（ステップＳ２２３：ＮＯ）、基準補正情報をサーチ周波数制御部１０９へと出力するとともに、周波数差情報を周波数差情報格納部１１２に格納する（ステップＳ２２４）。そして、基準周波数設定部１２１は、再び周波数差情報が入力されるのを待機する（リターン）。
【００５２】
基準周波数設定部１２１は、測位の開始が指示されてから２回目以降の周波数差情報の入力の場合、すなわちサーチが開始されてから過去に他の周波数差情報を入力されている場合には（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、クロック周波数推定部１２２に最新の周波数差情報と基準補正情報を出力し、基準補正情報の調整を指示する（ステップＳ２２５）。そして、基準周波数設定部１２１は、再び周波数差情報が入力されるのを待機する（リターン）。
【００５３】
図６は、クロック周波数推定部１２２によるクロック周波数推定処理の流れを示すフロー図である。クロック周波数推定部１２２は、基準周波数設定部１２１から最新の周波数差情報を入力されて基準補正情報の調整を指示されると（ステップＳ２４１：ＹＥＳ）、周波数差情報格納部１１２から基準周波数設定部１２１によって最後に格納された周波数差情報とこれに対応付けられた時間情報を読み出すとともに、現時点の時刻を示す時間情報を入力する。そして、最後に格納された周波数差情報に対する最新の周波数差情報の周波数変動量を特定するとともに、この周波数変動量に対応する経過時間を特定する（ステップＳ２４２）。この経過時間の特定は、トリガ出力部１１１に設定された周期Ｓによって定まるので、既定値としてもよい。
【００５４】
クロック周波数推定部１２２は、更に、この特定された周波数変動量および経過時間を基にＧＰＳクロック信号の周波数の変化率を演算し（ステップＳ２４３）、その演算結果と最新の周波数差情報を基に、基準補正情報を調整するための補正情報調整アルゴリズムを決定する（ステップＳ２４４）。この補正情報調整アルゴリズムについては、後に図を用いて説明する。
【００５５】
そして、クロック周波数推定部１２２は、最新の周波数差情報を周波数差情報格納部１１２に格納し（ステップＳ２４５）、決定された補正情報調整アルゴリズムを使用してその時点に設定すべき基準補正情報を演算し、サーチ周波数制御部１０９へと出力する（ステップＳ２４６）。以降、基準補正情報の調整が新たに指示されず（ステップＳ２４７：ＮＯ）、ＧＰＳ信号のサーチが終了していない間は（ステップＳ２４８：ＮＯ）、ステップＳ２４６へ戻って基準補正情報の演算とサーチ周波数制御部１０９への出力が繰り返される。
【００５６】
クロック周波数推定部１２２は、基準周波数設定部１２１から最新の周波数差情報と基準補正情報とを新たに入力されて基準補正情報の調整を指示されると（ステップＳ２４７：ＹＥＳ）、ステップＳ２４２へ戻り、周波数差情報格納部１１２に格納された周波数差情報と新たに入力された基準補正情報とを基に新たな補正情報調整アルゴリズムを決定し、基準補正情報の調整を継続する。このようにステップＳ２４２からステップＳ２４８までを繰り返すうちにＧＰＳ信号のサーチが終了すると（ステップＳ２４８：ＹＥＳ）、クロック周波数推定部１２２は、再びステップＳ２４１へ戻って最初の基準補正情報の調整の指示を待機する（リターン）。
【００５７】
図７は、ＧＰＳ信号受信部１０４によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図である。横軸はサーチが開始されてからの経過時間を表し、縦軸は周波数を表している。説明の簡便化のため、以下、ＧＰＳクロック信号の理想的な周波数が、ＰＲＮコードのチップレートと同一であり、サーチ周波数制御部１０９の基準補正情報格納部１２３には、初期値として値「１」が格納されているものとする。
【００５８】
ここで、第１の時刻ｔ１にトリガ出力部１１１がトリガを出力し、これに対応して第１の周波数差情報Δｆ１が基準周波数設定部１２１へと入力されたとする。基準補正情報は、既に説明したように実際のＧＰＳクロック信号の周波数に対するＧＰＳクロック信号の周波数の理想値の比を表す情報である。したがって、基準周波数設定部１２１は、ＰＲＮコードのチップレート、すなわちここではＧＰＳクロック信号の理想的な周波数をサーチ基準周波数ｆｂとすると、基準補正情報を、ｆｂ／（ｆｂ＋Δｆ１）で表される値に決定する。
【００５９】
すると、同図に示すように、第１の時刻ｔ１の直後には、実際にＧＰＳ信号受信部１０４でサーチされる際の基準となる周波数（以下、「実サーチ基準周波数」という。）ｆｓはサーチ基準周波数ｆｂにほぼ一致する。
【００６０】
ただし、第１の周波数差情報Δｆ１は無線クロック信号に基づいて生成されているため、ＧＰＳ信号のＰＲＮコードのチップレートとしてのＧＰＳ信号周波数ｆ０との間に、周波数誤差Δｄは残る。しかしながら、ＧＰＳ用クロック生成部１０６の発振周波数を調整した場合に比べて、その周波数精度は数ｐｐｍ（parts per million）から１ｐｐｍ以下の値へと向上する。また、この周波数誤差Δｄは、無線通信部１０２の周波数精度（周波数確度）によって決まってくる。したがって、理想的なサーチ範囲Ａ、すなわちサーチ対象周波数３０１の周波数上限値ｆｍａｘと周波数下限値ｆｍｉｎとの間の範囲は、この無線通信部１０２の周波数精度に対応する大きさで、なおかつサーチ基準周波数ｆｂが中心となるように設定されている。また、基準周波数設定部１２１は、第１の周波数差情報Δｆ１を周波数差情報格納部１１２に格納させる。
【００６１】
そして、サーチ周波数制御部１０９が使用するサーチ周波数制御アルゴリズムは、所定の増加率および増減率で、サーチ対象周波数３０１を時間とともに変化させる。この増加率と増減率は、ＧＰＳクロック信号の周波数が理想値を保つとき、サーチ範囲Ａについてのサーチを所定の時間内に完了できるような値が設定されている。
【００６２】
ここで、ＧＰＳクロック信号の周波数がサーチ中の周辺温度の変化によって変動し、同図に示すように実サーチ基準周波数ｆｓは第１の時刻ｔ１から徐々に下降しているものとする。すると、前記したサーチ周波数制御アルゴリズムによって決定されるサーチ対象周波数３０１も、サーチ基準周波数ｆｓを基準としているため、理想的なサーチ対象周波数から徐々に下側にずれていくことになる。すると、サーチ基準周波数ｆｂ以上の周波数帯域に設定されるサーチ対象周波数３０１としての高周波側サーチ対象周波数３０１１がサーチ範囲Ａの周波数上限値ｆｍａｘに到達するのに時間がかかる。すると、同図に示すようにＧＰＳ信号周波数ｆ０がサーチ基準周波数ｆｂよりも高い側の周波数となっている場合、ＧＰＳ信号を捕捉するのに時間がかかる。一方で、サーチ基準周波数ｆｂ以下の周波数帯域に設定されるサーチ対象周波数３０１としての低周波側サーチ対象周波数３０１２は、早い時刻にサーチ範囲Ａの周波数下限値ｆｍｉｎに到達してしまう。
【００６３】
ここで、第１の時刻ｔ１から第１の時間Δｔ１が経過した第２の時刻ｔ２にトリガ出力部１１１がトリガを出力し、これに対応して第２の周波数差情報Δｆ２が基準周波数設定部１２１へと入力されたとする。すると、クロック周波数推定部１２２は、これら第２の周波数差情報Δｆ２および第１の時間Δｔ１と、周波数差情報格納部１１２に格納された第１の周波数差情報Δｆ１を基に、補正情報調整アルゴリズムを決定する。
【００６４】
第１の周波数差情報Δｆ１に対する第２の周波数差情報Δｆ２の差分を周波数変動量Δｆで表すと、ＧＰＳクロック信号の周波数の変動速度、すなわち実サーチ基準周波数ｆｓの変動速度は、Δｆ／Δｔ１で表される。すなわち、タイマ１１０が出力する時間情報をタイマ出力時間ｔとすると、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの区間の実サーチ基準周波数ｆｓのサーチ基準周波数ｆｂとの周波数差は、ｔ×Δｆ／Δｔ１で表される。したがって、クロック周波数推定部１２２は、基準補正情報を決定するための補正情報調整アルゴリズムを、ｆｂ／（ｆｂ＋Δｆ１＋ｔ×Δｆ／Δｔ１）で表される内容に決定する。
【００６５】
すると、実サーチ基準周波数ｆｓが第２の時刻ｔ２以降も同様に変化するような場合には、この補正情報調整アルゴリズムで決定される基準補正情報を逐次指定していくことによって、第２の時刻ｔ２以降は同図に示すように実サーチ基準周波数ｆｓはサーチ基準周波数ｆｂにほぼ一致した状態を保つことができる。すると、同図に示すようにサーチ対象周波数３０１もサーチ基準周波数ｆｂの上下に理想的な増加率および増減率で変化していくことになる。したがって、サーチ基準周波数の設定を第１の時刻ｔ１のみ行うのに比べて、ＧＰＳ信号周波数ｆ０を早く捕捉することが可能となり、ここでは第３の時刻ｔ３に捕捉されることになる。
【００６６】
図８は、参考のために基準補正情報の設定を第１の時刻ｔ１にのみ行った場合のＧＰＳ信号受信部１０４によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図であり、図７に対応するものである。実サーチ基準周波数ｆｓは、図７の第２の時刻ｔ２までの状態を継続する形で徐々に下降していく。そして、サーチ対象周波数３０１がＧＰＳ信号周波数ｆ０を捕捉するのは、図７の第３の時刻ｔ３よりも後の第４の時刻ｔ４となることがわかる。
【００６７】
なお、サーチ周波数制御部１０９のサーチ対象周波数は第２の時刻ｔ２に初期化されるため、再びサーチ基準周波数ｆｂからのサーチを開始する。これは、実サーチ基準周波数ｆｓの補正のみを行うと、サーチ対象周波数３０１が連続性を失い、サーチが行われない周波数帯域が発生する可能性があるためである。
【００６８】
図２に示すＧＰＳ信号受信部１０４では、ＧＰＳ信号受信部１０４で捕捉されたＧＰＳ信号から元の信号を抽出し、コード同期時のコード位相や、周波数、信号レベルといった衛星捕捉情報を測位演算部１０５へと出力する。具体的には、図３に示す積分器１３８は、コード同期が確立されると、その出力がピークをとる。そこで、測位演算部１０５はこのピークを検出することによって、上記した衛星捕捉情報を取得することができる。測位演算部１０５は、取得した各衛星捕捉情報を基に測位演算を行い、測位結果を出力する。具体的には、ＰＲＮコードの位相シフト量から図１に示す４つのＧＰＳ衛星２４−１〜２４−４それぞれとの間の疑似距離を算出し、算出された各疑似距離を元に現在位置を算出し、その算出結果を出力する。
【００６９】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、サーチを行う区間に複数回にわたってＧＰＳクロック信号の周波数を基準クロック信号の周波数と比較し、その複数の比較結果を基にＧＰＳクロック信号の変動速度を検出し、その後のＧＰＳクロック信号の変動を予測する。そして、その予測されたＧＰＳクロック信号の変動を補償する形で、サーチ基準周波数の補正を行う。これにより、サーチ開始後にＧＰＳクロック信号が変動する場合でも、実際のサーチ基準周波数を理想値に合わせこむことができ、設定されたサーチ範囲についてのＧＰＳ信号のサーチをより確実に行うことができる。
【００７０】
なお、サーチを開始する前にＧＰＳクロック信号の変動速度の検出を行うようにしてもよい。また、異なる３つ以上の時刻で周波数の比較を行い、ＧＰＳクロック信号の変動状態を定義する二次以上の関数を求め、これを使用してＧＰＳクロック信号の変動を予測するようにしてもよい。
【００７１】
（実施の形態２）
実サーチ基準周波数の変動の仕方は、温度補償型水晶発振器の周囲温度や装置の動作状態等の特定の情報と対応してパターン化されていることが多い。このような場合、この特定の情報がどのような状態のときに実サーチ基準周波数がどのようなパターンで変動するかが予め特定されていれば、より高い精度で実サーチ基準周波数の補正を行うことができ、より確実にＧＰＳ信号の捕捉を行うことができる。
【００７２】
図９は、本発明の実施の形態２に係る信号捕捉装置が使用される移動通信端末装置としての携帯電話機の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図２に対応するものである。そこで、図２と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。この携帯電話機４０は、図２のクロック周波数推定部１２２とは異なる内容のクロック周波数推定処理を行うクロック周波数推定部４２２を有する基準周波数制御部４０８を備えている。また、周波数差情報格納部１１２は備えておらず、過去のＧＰＳクロック信号の周波数変動に関する情報としての周波数変動情報を管理する周波数変動情報管理部４１４と、携帯電話機４０の各種ホスト処理を行うホスト処理部４１５を備えている。また、周波数変動情報管理部４１４は、複数の周波数差情報を格納する周波数差情報格納部４２４を備えている。
【００７３】
ホスト処理部４１５は、携帯電話機４０の動作状態を把握しており、それぞれの動作状態を装置動作情報として定義しこれを出力する。また、ＧＰＳ用クロック生成部１０６の温度補償型水晶発振器の近傍に配置した図示しない温度センサによって検出される温度補償型水晶発振器の温度を入力し、これを発振器温度情報として出力する。
【００７４】
図１０は、周波数差情報格納部４２４の内容の一例を示す説明図である。横軸はサーチが開始されてからの経過時間を表し、縦軸は周波数を表している。ここでは、３つの異なる装置動作情報について、発振器温度情報がある値のときの各時刻における周波数差情報が、周波数変動情報（プロファイル）として格納されている。第１の周波数変動情報Ｐ１はＧＰＳ信号受信部１０４のみが動作している場合のもの、第２および第３の周波数変動情報Ｐ２、Ｐ３はそれぞれＧＰＳ信号受信部１０４と無線通信部１０２の両方が動作している場合のものである。ただし、第２の周波数変動情報Ｐ２は無線通信部１０２の出力レベルが低い場合であり、第３の周波数変動情報Ｐ３の無線通信部１０２の出力レベルが高い場合である。
【００７５】
このような周波数変動情報Ｐは、各温度区分の発振器温度情報について用意されている。また、各周波数変動情報Ｐは、複数の周波数差情報により構成される時系列データである。したがって、周波数差情報格納部４２４を参照し、ホスト処理部４１５から出力される発振器温度情報および装置動作情報と、タイマ１１０から出力される時間情報という一組の条件を指定することによって、条件が一致あるいは最も類似する周波数差情報を取得することができる。
【００７６】
図１１は、周波数変動情報管理部４１４による周波数変動情報管理処理の流れを示すフロー図である。周波数変動情報管理部４１４は、クロック周波数推定部４２２から最新の周波数差情報が入力されて周波数変動情報を要求されると（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、タイマ１１０が出力する時間情報を取得するとともに、ホスト処理部４１５に要求して装置動作情報と発振器温度情報とを取得する（ステップＳ５０２）。そして、周波数変動情報管理部４１４は、周波数差情報格納部４２４を参照し、取得したこれらの情報とクロック周波数推定部４２２から入力された周波数差情報の組み合わせに一致あるいは最も類似した内容の周波数変動情報を選択する（ステップＳ５０３）。
【００７７】
周波数変動情報管理部４１４は、再び時間情報を入力し、選択された周波数変動情報の中からその時間情報に該当する周波数差情報を読み出してクロック周波数推定部４２２へと出力する（ステップＳ５０４）。まだＧＰＳ信号のサーチが終了しておらず（ステップＳ５０５：ＮＯ）、新たに周波数変動情報の要求が特に無い場合には（ステップＳ５０６：ＮＯ）、周波数変動情報管理部４１４は、ステップＳ５０４へ戻って再び時間情報を入力し、該当する周波数差情報をクロック周波数推定部４２２へと出力する。新たに周波数変動情報の要求があった場合には（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、周波数変動情報管理部４１４は、ステップＳ５０２へ戻って周波数変動情報の再選択を行う。ＧＰＳ信号のサーチが終了した場合には（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、再びステップＳ５０１へ戻って新たな周波数変動情報の要求を待機する（リターン）。
【００７８】
図１２は、クロック周波数推定部４２２のクロック周波数推定処理の流れを示すフロー図であり、実施の形態１の図６に対応するものである。クロック周波数推定部４２２は、サーチが開始されて実施の形態１と同様に最新の周波数差情報を入力されて基準補正情報の調整を指示されると（ステップＳ５２１：ＹＥＳ）、その最新の周波数差情報を周波数変動情報管理部４１４へ出力する（ステップＳ５２２）。クロック周波数推定部４２２は、周波数変動情報管理部４１４から周波数差情報が入力されない場合には（ステップＳ５２３：ＮＯ）、ステップＳ５２１へ戻る（リターン）。また、新たに基準補正情報の調整の指示が無い場合には（ステップＳ５２１：ＮＯ）、そのままステップＳ５２３へと進む。
【００７９】
クロック周波数推定部４２２は、ステップＳ５２２に対応して周波数変動情報管理部４１４から周波数差情報が入力された場合には（ステップＳ５２３：ＹＥＳ）、その周波数差情報を基に基準補正情報を生成し、サーチ周波数制御部へと出力する（ステップＳ５２４）。そして、基準周波数制御部４０８は、再びステップＳ５２３へと戻り、次の周波数変動情報が入力されるのを待機する。
【００８０】
クロック周波数推定部４２２が生成する基準補正情報は、既に説明したように実際のＧＰＳクロック信号の周波数に対するＧＰＳクロック信号の周波数の理想値の比を表す情報である。したがって、実施の形態１と同様にＧＰＳクロック信号の理想的な周波数をＰＲＮコードのチップレートと同一、すなわちサーチ基準周波数ｆｂとし、周波数差情報Δｆが入力されたとすると、クロック周波数推定部４２２は、基準補正情報を、ｆｂ／（ｆｂ＋Δｆ）で表される値に決定する。
【００８１】
図１３は、ＧＰＳ信号受信部１０４によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図であり、実施の形態１の図７に対応するものである。クロック周波数推定部４２２による補正が行われなかった場合のサーチ基準周波数を一点鎖線５３１で示す。ここで、過去のサーチ基準周波数の測定結果として、ある周波数変動情報が周波数差情報格納部４２４に存在しており、サーチ開始時刻を基準としたときに点線５３２で表されるものとする。
【００８２】
点線５３２で示される周波数変動情報は、周波数変動情報管理部４１４によって、装置動作情報と、発振器温度情報と、サーチが開始されてからの経過時間を示す時間情報と、クロック周波数推定部４２２から入力された周波数差情報に基づいて選択されたものである。また、既に説明したように、ＧＰＳクロック信号は、携帯電話機４０の動作状態や温度補償型水晶発振器の温度が同じ条件のとき、ほぼ同一の周波数をとる。すなわち、一点鎖線５３１で示される補正が行われなかった場合の実サーチ基準周波数は、同図に示すように、点線５３２で示される周波数変動情報とほぼ同様に変動することが予測される。
【００８３】
したがって、第５の時刻ｔ５でこのような点線５３２で示される周波数変動情報を使用した補正が開始された場合、同図に示すように第５の時刻ｔ５以降は実サーチ基準周波数ｆｓは基準周波数ｆｂにほぼ一致した状態を保つことができる。そして、第６の時刻ｔ６で高周波側サーチ対象周波数３０１１はＧＰＳ信号周波数ｆ０に到達する。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、発振器温度情報と装置動作情報の内容に対応してＧＰＳクロック信号が時間とともにどのように変動するかを表す周波数変動情報を格納しておく。そして、ＧＰＳ信号のサーチを行う際に、その時点の発振器温度情報と装置動作情報と時間情報を基に該当する周波数変動情報を読み出し、これを使用してサーチ基準周波数の補正を逐次行う。これにより、サーチ開始後にＧＰＳクロック信号が変動する場合でも、実際のサーチ基準周波数を理想値に合わせこむことができ、設定されたサーチ領域についてのＧＰＳ信号のサーチをより確実に行うことができる。また、ＧＰＳクロック信号の変動を演算によって推測する場合に比べて処理が単純化し、装置への付加を軽減することが可能となる。
【００８５】
なお、クロック周波数推定部４２２は、周波数変動情報管理部４１４から入力された複数の周波数差情報を基に、実施の形態１と同様にＧＰＳ信号の周波数の変化率を演算し、その演算結果を基に基準補正情報の生成を行うようにしてもよい。あるいは、周波数変動情報として、周波数差情報の変化率を示す情報を周波数差情報格納部４２４に格納してもよい。また、クロック周波数推定部４２２は、周波数変動情報管理部４１４に対してＧＰＳ信号の周波数の変化率を示す情報を渡すようにし、周波数変動情報管理部４１４の側でその変化率に該当する周波数変動情報を選択するようにしてもよい。また、周波数差情報格納部４２４に格納される情報は、過去の自装置での測定値とすることが考えられる。この場合、サーチ開始と対応付けて周波数差情報と時間情報およびその他情報とを測定し、これを記録する機能部を備えるようにすればよい。また、同様の構成を有する他の装置での測定結果を格納するようにしてもよいことは勿論である。
【００８６】
（実施の形態３）
実サーチ基準周波数を補正する処理を十分に短い周期で行うようにすれば、実サーチ基準周波数の変動速度の補正を省いた形でのＧＰＳ信号のサーチを実現ことも可能である。
【００８７】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る信号捕捉装置が使用される移動通信端末装置としての携帯電話機の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図２に対応するものである。そこで、図２と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。この携帯電話機６０の基準周波数制御部６０８は、図２のクロック周波数推定部１２２は備えておらず、図２の基準周波数設定部１２１に替えてこれとは異なる処理を行う基準周波数設定部６２１を備えている。また、携帯電話機６０は、図２のトリガ出力部１１１に替えて、これとは異なる値の周期Ｓが設定されたトリガ出力部６１１を備えており、図２の周波数差情報格納部１１２は備えていない。
【００８８】
ＧＰＳ信号受信部１０４に対してサーチ周波数制御部１０９が指示するサーチ対象周波数は、ある程度の周波数幅を有している。また、ＧＰＳ信号の周波数がこのサーチ対象周波数から外れていてもその周波数差が小さい場合には、捕捉が可能である。したがって、サーチ対象周波数が不連続にシフトしていく場合でも、そのシフト量が十分に小さければその不連続性を無視することが可能となる。したがって、トリガ出力部６１１には、５００ｍｓ以下の短い時間に対応する周期Ｓが設定されている。このことにより、基準周波数制御部６０８には、図２の基準周波数制御部１０８に比べて短い周期で周波数差情報が入力される。
【００８９】
図１５は、基準周波数設定部６２１による基準周波数設定処理の流れを示すフロー図であり、実施の形態１の図５に対応するものである。基準周波数設定部６２１は、周波数比較部１０７から周波数差情報が入力されると（ステップＳ７０１：ＹＥＳ）、測位の開始が指示されてから２回目以降の周波数差情報の入力ではない場合、すなわちサーチ開始時の場合には（ステップＳ７０２：ＮＯ）、サーチ周波数制御部１０９に対してサーチ対象周波数の初期化を指示する（ステップＳ７０３）。そして、基準周波数設定部６２１は、ステップＳ７０１で入力された周波数差情報の内容に対応して基準補正情報を生成し、これをサーチ周波数制御部１０９へと出力する（ステップＳ７０４）。そして、再び周波数差情報が入力されるのを待機する（リターン）。一方、２回目以降の周波数差情報の入力があった場合には（ステップＳ７０２：ＹＥＳ）、基準周波数設定部６２１は、サーチ対象周波数の初期化の指示は行わずにステップＳ７０４へ進む。
【００９０】
図１６は、ＧＰＳ信号受信部１０４によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図であり、実施の形態１の図７に対応するものである。トリガ出力部６１１に設定された周期Ｓが第３の時間Δｔ３に対応する値であった場合、同図に示すように第３の時間Δｔ３ごとに実サーチ基準周波数ｆＳは基準周波数ｆｂに補正されることになる。一方で、実施の形態１および２のようにサーチ対象周波数の初期化は行っていないため、サーチ対象周波数３０１は不連続となる。特に、実サーチ基準周波数ｆＳよりも高い周波数側のサーチ対象周波数３０１１には周波数帯域の抜けが生じた状態となっている。
【００９１】
しかしながら、第３の時間Δｔ３は短いため、その周波数帯域は非常に狭く、実際のサーチにはほとんど影響を及ぼさない。また、サーチ周波数制御部１０９が１回にサーチ対象周波数３０１として指定する周波数帯域の幅を広くしたり、あるいは実サーチ基準周波数ｆＳを基準としたときのサーチ対象周波数３０１の変化率が小さいサーチ周波数制御アルゴリズムを適用することによって、連続する周波数帯域についてのサーチを行うことが可能である。これにより、ここでは第７の時刻ｔ７にＧＰＳ信号が捕捉されることになる。サーチ基準周波数ｆＳを基準としたときのサーチ対象周波数３０１の変化率が図７と同様の場合、サーチ対象周波数３０１の変化率第１の時刻ｔ１から第７の時刻ｔ７までに要する時間は、図７の第２の時刻ｔ２から第３の時刻ｔ３までに要する時間とほぼ同一となる。したがって、実サーチ基準周波数ｆＳの変動速度を検出する第１の時間Δｔ１の分だけより早くＧＰＳ信号を捕捉することができる。
【００９２】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、ＧＰＳクロック信号の変動速度を無視できる程度にまで実サーチ基準周波数の補正を小刻みに実施する。これにより、実サーチ基準周波数の変動速度の補正を省くことができ、処理が単純化するため、装置の低コスト化や負荷軽減を図ることが可能となる。なお、実施の形態１と同様にＧＰＳクロック信号の周波数の変化率を求め、その変化率に応じてトリガを出力する周期を適切な値に設定するようにしてもよい。
【００９３】
なお、以上説明した各実施の形態では、ＧＰＳクロック信号の比較の対象として、無線基地局との通信で得られるクロック信号を基準クロック信号として使用するようにしたが、他のクロック信号を使用してもよい。たとえば、あるチャネルでＧＰＳ信号を捕捉できた場合に、そのＧＰＳ信号の搬送波周波数に同期する形で得られるクロック信号を、他のチャネルでのサーチに基準クロック信号として使用するようにしてもよい。また、ＧＰＳクロック信号の理想的な周波数がＰＲＮコードのチップレートと同一であるものとして説明を行ったが、当然ながらこれに限定されるものではない。周波数比較部が出力する周波数差情報に、ＰＲＮコードのチップレートをＧＰＳクロック信号の理想値で除した値を乗じることによって、同様に適用することが可能である。更に、ＧＰＳ機能を有する携帯電話機に本願発明を適用する場合について説明したが、これに限るものではなく、周波数が変動する可能性のあるクロック信号を使用して所定の周波数の信号の捕捉を試みるような他の各種装置に適用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本願発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送出される信号を捕捉する機能を有する移動体通信端末に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る信号捕捉装置が使用される通信システムの構成を示すシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係る携帯電話機の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ信号受信部の回路構成を示す回路構成図
【図４】本発明の実施の形態１に係るトリガ出力部によるトリガ出力処理の流れを示すフロー図
【図５】本発明の実施の形態１に係る基準周波数設定部による基準周波数設定処理の流れを示すフロー図
【図６】本発明の実施の形態１に係るクロック周波数推定部によるクロック周波数推定処理の流れを示すフロー図
【図７】本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ信号受信部によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図
【図８】参考のためにサーチ基準周波数の設定を第１の時刻にのみ行った場合のＧＰＳ信号受信部によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図
【図９】本発明の実施の形態２に係る信号捕捉装置が使用される移動通信端末装置としての携帯電話機の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る周波数差情報格納部の内容の一例を示す説明図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る周波数変動情報管理部による周波数変動情報管理処理の流れを示すフロー図
【図１２】本発明の実施の形態２に係るクロック周波数推定部のクロック周波数推定処理の流れを示すフロー図
【図１３】本発明の実施の形態２に係るＧＰＳ信号受信部によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る信号捕捉装置が使用される移動通信端末装置としての携帯電話機の構成を表した示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態３に係る基準周波数設定部による基準周波数設定処理の流れを示すフロー図
【図１６】本発明の実施の形態３に係るＧＰＳ信号受信部によるサーチ対象周波数の変化の様子の一例を示す説明図
【図１７】従来の提案による従来のＧＰＳ信号のサーチの様子の一例を示す説明図
【符号の説明】
【００９６】
１０、４０、６０  携帯電話機
２０  通信システム
２１  携帯電話網
２３  無線基地局
２４  ＧＰＳ衛星
１０１  無線用アンテナ
１０２  無線通信部
１０３  ＧＰＳ用アンテナ
１０４  ＧＰＳ信号受信部
１０５  測位演算部
１０６  ＧＰＳ用クロック生成部
１０７  周波数比較部
１０８、４０８、６０８  基準周波数制御部
１０９  サーチ周波数制御部
１１０  タイマ
１１１、６１１  トリガ出力部
１１２  周波数差情報格納部
１１３  測位開始指示入力部
１２１、６２１  基準周波数設定部
１２２、４２２  クロック周波数推定部
１２３  基準補正情報格納部
１３１  増幅回路
１３２  第１のミキサ
１３３  第１の帯域制限フィルタ
１３４  第２のミキサ
１３５  第２の帯域制限フィルタ
１３６  アナログデジタル変換器
１３７  第３のミキサ
１３８  積分器
１３９  周波数逓倍器
１４０  数値制御発振器
１４１  ＰＲＮコード生成部
４１４  周波数変動情報管理部
４１５  ホスト処理部
４２４  周波数差情報格納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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